وزارت بهداشت درمان و آموزش پزشكي

شبكه بيوتكنولوژي پزشكي كشور

كارگاه آموزشي تخليص پروتئينها


درس3

فصل4

 استراتژي تخليص پروتئين ها به وسيله روشهاي کروماتوگرافي 

                                                                                  

4-1- مقدمه

4-2- سيستم‌هاي كروماتوگرافي مايع

4-3- كروماتوگرافي به روش تعويض يوني (IEC)

4-3-1- مقدمه

4-3-2- انواع كروماتوگرافي تعويض يوني باتوجه به مكانيزم عمل

            4-3-2-1- رزين تبادل كاتيون باقدرت جذب بالا

            4-3-2-2- رزين تبادل كاتيون با قدرت جذب پايين

            4-3-2-3- رزين تبادل آنيون با قدرت جذب بالا

            4-3-2-4- رزين تبادل آنيون با قدرت جذب پايين

4-3-3- ويژگي‌هاي روش تعويض يوني

4-3-4- جايگاه كروماتوگرافي به روش تعويض يوني در فرايند تخليص

            4-3-4-1- استفاده از روش كروماتوگرافي تعويض يوني جهت تغليظ

            4-3-4-2- استفاده از روش كروماتوگرافي تعويض يوني جهت جداسازي

4-3-5- تقسيم‌بندي كروماتوگرافي تعويض يوني براساس استراتژي مرحله جذب

            4-3-5-1- كروماتوگرافي مثبت

            4-3-5-2- كروماتوگرافي منفي

4-3-6- نمونه عملي استفاده از روش كروماتوگرافي تعويض يوني

 

4-1- مقدمه

بدون شك مهمترين قسمت از طراحي يك "فرايند عمليات پايين دستي" مناسب به منظور تخليص يك پروتئين، مرحلة جداسازي پروتئين موردنظر از ساير ناخالصي‌ها و آلاينده‌هاي موجود با استفاده از روشهاي مختلف كروماتوگرافي است. بدين منظور و باتوجه به تنوع اين روشها لازم است كه ابتدا روشهاي كروماتوگرافي از نظر مكانيزم و عملكرد مورد بررسي قرار گرفته و سپس باتوجه به ويژگي‌هاي اين روشها مسئله اساسي استراتژي تخليص مورد بررسي قرار گيرد.

بيش از چندين دهه است که روشهاي مختلف كروماتوگرافي براي جداسازي و تخليص مواد مختلف نظير بيومولكولها، آب و غيره مورد استفاده قرار مي گيرند. در طي اين ساليان باتوجه به پيشرفت قابل ملاحظه‌اي كه تكنولوژي ساخت رزين‌هاي كروماتوگرافي كرده است، اين روشها توانسته‌اند بصورت اختصاصي‌تري در مورد شرايط مختلف جداسازي باتوجه به نوع ماده موردنظر به ايفاي نقش بپردازند. كروماتوگرافي در يك تعريف كلي عبارتست از حركت يك محلول از داخل يك بستر جامد جهت جداسازي ذرات موجود در محلول براساس ويژگي‌هاي مختلف فيزيكي، شيميايي يا بيولوژيك. تقسيم‌بندي روشهاي كروماتوگرافي جهت جداسازي پروتئين‌ها در"فرايند عمليات پايين دستي"، براساس مكانيزم جداسازي ذرات صورت مي پذيرد, كه بر اساس خواصي نظير جاذبة يوني، جاذبة هيدروفوبيك، جاذبة بيولوژيك و خاصيت نفوذپذيري چهار روش كروماتوگرافي را در بر مي‌گيرند. در اين فصل به طور جداگانه به معرفي هر روش، مكانيزم و نحوة عملكرد و كاربرد آن روش خاص مي‌پردازيم. روشهاي مورد بحث عبارتند از:

االف-كروماتوگرافي تعويض يوني (IEC) (Ion Exchange Chromatography)

ب- كروماتوگرافي با استفاده از جاذبة هيدروفوبي(Hydrophabic Interaction Chromatography) ( كروماتوگرافي با جاذبة هيدروفوبيك )

ج- كروماتوگرافي ميل تركيبي (AC) (Affinity Chromatography)

د- فيلتراسيون ژلي (GF) (Gel Filtration)

در پايان توصيه‌هاي لازم براي افزايش كارآيي يك فرايند باتوجه به نمونه‌هاي عملي تخليص پروتئينهاي مختلف ارايه مي‌گردد تا اينكه باتوجه به اين نكات مناسب‌ترين طراحي انجام گردد.

 

بدين‌ترتيب به نظر مي‌رسد كه كارآموزان در پايان فصل قادر به درک مباني زير باشند:

1-                مكانيزم كروماتوگرافي به روش تعويض يوني (IEC) .

2-                ويژگي‌هاي روش كروماتوگرافي تعويض يوني از نظر هدف از بكارگيري اين روش در فرايند تخليص.

3-                مكانيزم كروماتوگرافي به روش جاذبة هيدروفوب (HIC)

4-                 ويژگي‌هاي روش كروماتوگرافي با استفاده از جاذبة هيدروفوب از نظر كاربرد در فرآيند تخليص.

5-                مكانيزم كروماتوگرافي به روش ميل تركيبي (AC) .

6-                ويژگي‌هاي روش كروماتوگرافي با استفاده از ميل تركيبي از نظر كاربرد فرآيند تخليص.

7-                مكانيزم كروماتوگرافي به روش فيلتراسيون ژلي (GF).

8-                ويژگي‌هاي روش فيلتراسيون ژلي از نظر كاربرد در فرايند تخليص.

9-                استراتژي تخليص از نظر پارامترهاي مؤثر در هر مرحلة جداسازي.

10-           پارامترهاي مهم براي قراردادن دو يا چند روش كروماتوگرافي در كنار يكديگر.

11-           روشهاي مختلف كروماتوگرافي جهت استفاده در يك "فرايند عمليات پايين دستي"

 

4-2- سيستم‌هاي كروماتوگرافي مايع
(Liquid Chromatography Systems)

جهت انجام عمليات كروماتوگرافي مايع بطور كلي از دو روش پيوسته (Continues) و بچ (batch) مي‌‌توان استفاده كرد. روش كروماتوگرافي بچ روشي است كه مراحل مختلف كروماتوگرافي بصورت دستي با استفاده از هم‌زن (مرحلة اعمال نمونه يا جذب) و از طريق نيروي گرانشي بدون اِعمال فشار پمپ (مرحلة تعادل سازي، شستشو و مرحلة دفع يا خروج نمونه) انجام مي‌گيرد. اين روش مخصوصا" در مراحل اول فرايند تخليص در مورد ستونهاي كروماتوگرافي با قدرت جذب بالا و هنگامي كه ميزان حجم نمونه بسيار بالا باشد, جهت كاهش زمان انجام پروسه و احتراز از كاهش فعاليت پروتئين موردنظر در زمانهاي طولاني مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بديهي است پارامتر اصلي در اين روش افزايش ميزان جذب نمونه به رزين‌هاي كروماتوگرافي و انجام تخليص بر روي حداكثر مقدار نمونة ممكن مي‌باشد.

در روش كروماتوگرافي پيوسته تمامي مراحل مختلف كروماتوگرافي با استفاده از يك سيستم اعمال فشار هيدروليك از طريق پمپ انجام مي‌گيرد. جهت انجام يك چنين فرايندي مي‌‌توان از سيستم‌هاي مختلفي نظير
Fast Performance Liquid Chromatography (FPLC) ، High Performance Liquid Chromatography  (HPLC) و يا يك سيستم معمولي متشكل از پمپ، آشكار ساز و ثبات, نظير آنچه بصورت شماتيك در
درس 1 آورده شده است, بعلاوة يك سيستم ايجاد گراديان استفاده كرد. بهرحال اساس كار سيستم‌هاي فوق يكي بوده و در واقع جهت ايجاد يك سيستم كروماتوگرافي مايع بر روي ستونهاي كروماتوگرافي مختلف (جهت انجام روشهاي متفاوت) بكار مي‌روند. تفاوت كار در اين سيستم‌ها تفاوت در ميزان فشار اعمال شده در مراحل مختلف، تفاوت در مرحلة انجام كروماتوگرافي از سلسله مراحل فرايند تخليص از نظر استراتژي تخليص و تفاوت در مقياس كار (از نظر آناليتيكال، كار صنعتي و يا نيمه صنعتي) است.اين تفاوتها طبيعتا" تغييرات زيادي را از نظر جنس و نوع ستونهاي كروماتوگرافي مورد استفاده, ميزان فشار مقاوم ايجاد شده در سيستم، ميزان تفكيك (Resolution) فرايند تخليص و مهمتر از همه امكانات برنامه‌ريزي و كنترل فرايند توسط سيستم ايجاد خواهند كرد.

سيستم HPLC در واقع ايجاد كنندة يك سيستم كروماتوگرافي مايع با فشار بسيار بالا (در حدود 20-10Mpa) است. از اين سيستم در مواردي كه نياز به قدرت تفكيك بالا در مراحل نهايي تخليص باشد, و يا در صورت نياز به روشهاي كروماتوگرافي خاص مانند روش كروماتوگرافي فاز معكوس (Reverse Phase Chromatography) (RPC) استفاده مي‌گردد. به همين دليل جنس ستونهاي كروماتوگرافي، اندازة رزينهاي كروماتوگرافي استفاده شده و روش پركني اين ستونها با سيستم‌هاي ديگر ايجاد كنندة كروماتوگرافي مايع متفاوت است. در اينجا ذكر اين نكته لازم است كه روش RPC از نظر مكانيزم شبيه روش كروماتوگرافي با جاذبة هيدروفوبيك است و در اين روش كروماتوگرافي جذبي عمل تخليص با استفاده از جاذبة هيدروفوبيك بين يك ليگاند آلي و اجزاء مورد نظر انجام مي پذيرد. از آنجا كه اين روش در مقياس توليدي قرار نگرفته و جنبة تجزيه تحليل فرايند از نظر ساختار و درجة خلوص محصول را دارد، از بررسي آن اجتناب شده است. بديهي است جهت مطالعة بيشتر  اين روش مي‌توان به منابع كارگاه مراجعه كرد.

سيستم FPLC در يك دامنة فشار پايين‌تر از سيستمHPLC  (3-5 Mpa)  فرايند كروماتوگرافي مايع را با استفاده از روشهاي مختلفي كه قبلا" ذكر شد در يك مقياس توليدي مي‌تواند انجام دهد. بديهي است كه دبي جريان اعمال شده در اين سيستم نيز در محدودة بالا‌تري نسبت به سيستم HPLC قرار دارد. معمولا" چنين سيستمي از دو قسمت عمدة جداكننده (Separator) و كنترل كننده (Controller) تشكيل شده است. قسمت جدا کننده شامل دو پمپ ( براي وارد کردن بافر يا محلول هاي مختلف در مراحل مختلف فرايند), شيرهاي کنترل ( براي کنترل ورودي و خروجي جريان از پمپ ها به داخل ستون کروماتوگرافي), محل اتصال ستون کروماتوگرافي, قسمت اِعمال نمونه( از طريق پمپ سوم يا يک قسمت به نام super loop يا سرنگ), سنسورهاي اندازه گيري جذب  در  طول  موج  260 يا 280 نانومتر و  قدرت يوني  است. قسمت کنترل کننده شامل يک قسمت کنترل مراحل مختلف ورود و خروج جريان به داخل ستون, اِعمال برنامه هاي خاص براي خروج پروتئين , تعيين ميزان حساسيت جذب و قدرت يوني است. همچنين ثبت داده ها  مي تواند توسط يک دستگاه ثبات و يا کامپيوتر متصل به قسمت هاي اندازه گيري اين پارامترها انجام پذيرد. شرکت هاي مختلف سازنده سيستم هاي کروماتوگرافي امکانات و تجهيزات متقاوتي را در سيستم هاي مختلف عرضه مي نمايند که برخي از آنها در قسمت تجهيزات معرفي شده اند.

 

4-3- كروماتوگرافي به روش تعويض يون
Ion Exchange Chromatography

يكي از متداولترين روشهاي كروماتوگرافي در فرايند تخليص بيومولكولها به طور عام و پروتئينها بطور خاص روش كروماتوگرافي تعويض يوني است. باتوجه به اينكه در اين روش از خاصيت عام پروتئين ها يعني توانايي ايجاد جاذبة يوني با يك مادة جاذب باردار با بار مخالف براي جداسازي پروتئين مورد نظر از ساير  ناخالصي‌ها استفاده مي‌شود،

 اغراق‌آميز نيست اگر اين روش را قابل اِعمال در مورد فرايند جداسازي تمامي پروتئين ها بدانيم  تنها مسئله اي که شايد باعث شود روش هاي ديگر بر اين روش در يک فرايند تخليص خاص ترجيح داده شوند، به مورد خاص آن فرايند و در مورد نيازهاي آن از قبيل ميزان خلوص مورد نياز، زمان و بطور كلي مسئلة  بهينه‌سازي اقتصادي فرايند مربوط مي شود. به هرحال اين روش به‌عنوان يك روش شناخته شده در مورد تخليص پروتئين ها از جهات مختلف قابل بررسي است.

اولين مسئله‌اي كه لازم است در اين بحث به آن پرداخته شود، تقسيم‌بندي و اراية يك ديد فيزيكی و شيميايي از مكانيزم انجام كروماتوگرافي به روش تعويض يوني است. پس از آن  ويژگي‌هاي روش باتوجه به پارامترهاي اساسي فرايند تخليص و جايگاه    اين روش در "فرايند عمليات پايين دستي"مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نهايتا" با ذكر نمونه‌هاي عملي از كاربرد اين روش سعي در اراية يك الگو براي روش تعويض يوني خواهيم داشت.

4-3-1- انواع كروماتوگرافي تعويض يوني با توجه به مكانيزم عمل

در تمام روشهاي كروماتوگرافي براي جداسازي يك پروتئين خاص، دو فاز ناهمگون وجود دارد: فاز جامد و فاز محلول. فاز جامد همان رزين كروماتوگرافي است و خواص ويژة خود را براي جداسازي ذرة مورد نظر در فاز محلول دارد. در روش کروماتوگرافي تعويض يوني فاز جامد از دو قسمت تشکيل شده است: يكي شبكة جامد (عمدتا" پليمري يا كوپليمري) كه به‌عنوان تثبيت كننده عمل مي‌كند و ديگري گروه عاملي است كه وظيفة اصلي جذب يوني را بر روي ذرات باردار موجود در محلول انجام داده و خود بر روي شبكة جامد قبلا" تثبيت شده است. ساختار شبكة جامد خواصي از قبيل پايداري فيزيكي و شيميايي رزين و ميزان نفوذ پذيري ذرات براي دستيابي به گروههاي عاملي را در سطح واقعي رزين تعيين مي‌كند. از طرفی ديگر در تكنولوژي ساخت اين شبكه‌هاي جامد, اندازه يا بزرگي قطعه های پليمری وتخلخلهاي آنها كنترل و تعيين مي‌شود كه در فاكتورهايي نظير هزينة عملياتي، ميزان دبي جريان و فشار مقاوم تأثير اصلي و اساسي دارند.

انواع مختلف رزين‌هاي تبادل يوني براساس نوع بار تثبيت شده گروه عاملي و شدت جذب تعيين مي‌شود. مكانيزم تبادل يون بر اين اساس استوار است كه ذرات پروتئيني باتوجه به نقطة ايزوالكتريك (pI) آنها وpH محلول مي‌توانند داراي برآيند بار مثبت يا برآيند بار منفي باشند و لذا مي‌توانند با يونهاي مثبت يا منفي قابل حركت (يون متحرك) كه قبلا" در كنار يونهاي تثبيت شده داراي بار مخالف قرار گرفته‌اند، تبادل شوند.

4-3-1-1- رزين تبادل كاتيون با خاصيت جذب بالا (Strong Cation Exchanger Resin) 

در اين نوع رزين يون تثبيت شده بر روي پاية جامد داراي بار منفي و يون متحرك داراي بار مثبت است. لذا در شرايطي كه پروتئين در داخل محلول داراي بار مثبت باشد (يعني pH محلول کمتر از نقطة ايزوالكتريك پروتئين باشد)، پروتئين  مي‌تواند  براساس  ميزان اختلاف نقطة pI و pH  محلول باشدت های متفاوتي جذب رزين شود. بديهي است هرچه اين اختلاف بيشتر باشد، ميزان جذب پروتئين به يون تثبيت شده نيز بيشتر خواهد بود.

از معروفترين رزين‌هاي تبادل كاتيون، رزين S-Sepharose مي‌باشد كه حرف S مربوط به گروه تثبيت شدة    Methyl Sulphonate ميباشد .

 اين گروه داراي بار منفي است و توانايي تبادل پروتئين با بار خالص مثبت را دارد. كلمة Sepharose مشخص كنندة نام تجارتي ساختار جامدي است كه گروه S بر روي آن

تثبيت شده و خود ميتواند بر اساس اندازه دانه ها و تخلخلها داراي زير گروههاي مختلفي باشد. (توضيح بيشتر در بحث عملي خواهد آمد).

4-3-1-2- رزين تبادل كاتيون با خاصيت جذب پائين (Weak Cation Exchanger Resin)

مكانيزم تبادل در اين نوع رزين عينا" شبيه رزين تبادل كاتيون با خاصيت جذب بالا است، تنها با اين تفاوت كه به دليل ساختار شيميايي يون تثبيت شده بر روي پاية جامد, داراي بار منفي ضعيف‌تري بوده و متعاقبا" قدرت جذب آن نسبت به يون متحرك يا پروتئين داراي بار مثبت ضعيف‌تر است.

رزين CM- Sepharose از معروف‌ترين رزينهاي تبادل كاتيون با خاصيت تبادلي پائين است كه حرف CM مخفف Carboxy Methyl   و كلمة Sepharose هم دوباره نام تجاري مربوط به ساختار جامد مي‌باشد.

4-3-1-3- رزين تبادل آنيون با خاصيت جذب بالا (Strong Anion Exchanger Resin)

همانطور كه از نام اين نوع رزين پيداست، در اين رزين يون تثبيت شده بر روي شبكة جامد داراي بار مثبت و يون متحرك پروتئين بايد داراي بار منفي ‌باشد. از معروف‌ترين رزينهاي تبادل آنيون با خاصيت جذب بالا مي‌توان رزين
Q-Sepharose را نام برد كه حرف Q گروه Quaternary Ammonium   و كلمة Sepharose هم ساختار جامد را مشخص مي‌كند.

4-3-1-4- رزين تبادل آينون با خاصيت جذب پائيني (weak Anion Exchanger Resm)

تفاوت اين رزين با رزين تبادل آينون با خاصيت جذب بالا بازهم در قدرت جذب گروه عاملي نسبت به يون متحرك يا پروتئين داراي بار منفي است. رزين
 
DEAE-Scpharose از معروفترين رزينهاي تبادل آينون مي‌باشد. حروف DEAE نشان دهندة گروه Diethylminoethyl  ميباشد.

ويژگي‌هاي روش تعويض يوني:

كروماتوگرافي به روش تعويض يوني يكي از كاربردي‌ترين تكنيكهايي است كه به‌دليل عدم محدوديت در برابر حجم نمونة اوليه جهت انجام كروماتوگرافي و بالابودن ظرفيت كاري رزين براي جذب بصورت وسيع استفاده شده و در مقياسهاي توليدي و Large scale  بسيار كارآيي دارد. از طرف ديگر زمان انجام كروماتوگرافي در اين روش آنچنان محدود كننده نيست و مي‌توان درصورت رعايت پايداري رزين و ميزان فشار مقاوم در حين كروماتوگرافي با استفاده از دبي بالا مقدار زيادي از نمونه را در زماني كم تخليص كرد.

يكي از ويژگي‌هاي بسيار قابل توجه اين روش قابليت پيش‌بيني  تكنيك و  عدم وجود پيچيدگي ‌هاي  معمول در روش‌هاي كروماتوگرافي است. اين بدين معني است كه باتوجه به مكانيزم تكنيك مي‌توان با انتخاب بافر مناسب باتوجه به نقطة ايزوالكتريك (pI) موردنظر رزين مناسب را جهت اعمال روش كروماتوگرافي به صورت تعويض يوني انتخاب كرده و به خوبي عمليات تخليص را كنترل كرد.

علاوه بر ويژگي‌هاي فوق‌ امكان استفاده از روش كروماتوگرافي تعويض يوني براي جداسازي و حذف يكسري از ناخالصي‌هاي عمده به‌ويژه اسيدهاي نوكلئيك (Nucleic Acids) و اندوتوكسين (Endotoxin)، از شناخته‌ترين خصوصيات اين روش مي‌باشد كه استفاده از آن را در اكثر فرايندهاي تخليص امكان پذير كرده است.

4-3-2- هدف و انگيزة استفاده از كروماتوگرافي تعويض يوني در فرايند تخليص

استفاده از كروماتوگرافي به روش تعويض يوني عمدتا" در دو جهت صورت مي‌گيرد: تغليظ نمونه و جداسازي.

4-3-2-1- تغليظ نمونه در فرايند تخليص توسط كروماتوگرافي تعويض يوني:

براي اين منظورمعمولا" از كروماتوگرافي تعويض يوني در ابتداي پروسة تخليص استفاده شده و نقش بسيار مؤثري را در كاهش حجم نمونة بيولوژيك ايفا مي‌كند. اين مرحله به عنوان يك  مرحلة مقدماتي و آماده‌سازي عمل كرده و در اينجا رسيدن به خلوص بالا موردنظر نيست و هدف كاهش حجم نمونه و جداسازي نسبي نمونة  موردنظر  از   ناخالصي‌هاي ديگر است. به همين دليل در اين حالت معمولا" كروماتوگرافي به روش  تعويض يوني در واقع مرحلة Capturing را انجام مي‌دهد. آنچه كه مهم است استفاده از رزين‌هاي كروماتوگرافي تعويض يوني با اندازه و پايداري مناسب براي انجام چنين هدفي است.

4-3-2-2- جداسازي توسط كروماتوگرافي تعويض يوني:

باتوجه به قدرت بالاي روش كروماتوگرافي تعويض يوني براي جداسازي محصول موردنظر از ناخالصي‌هاي ديگر، مي‌توان از اين روش استفاده نمود و با اعمال يك برنامة جداسازي براساس افزايش ميزان نمك و افزايش قدرت يوني، محصول مورد نظر را براحتي جداسازي و تخليص نمود.از اين روش مي‌توان به عنوان مرحلة نهايي يا مرحله ای بينابيني در كنار روشهاي ديگر كروماتوگرافي عمل جداسازي و تخليص را با هدف رسيدن درجة خلوص بالا استفاده کرد. در مواردي قدرت تفكيك  اين روش  آنچنان   بالاست كه مي‌تواند به عنوان يك فرايند تخليص با بكارگيري تنها يك روش كروماتوگرافي انجام پذيرد.  آنچه كه در اين حالت حايز اهميت است ، از ميان پارامترهاي اساسي كروماتوگرافي در اينجا پارامتر درجة خلوص (Purity) و ميزان انتخابگري (Selectivity) اهميت اصلي و اساسي را دارند.

4-3-3- تقسيم‌بندي روش كروماتوگرافي تعويض يوني براساس استراتژي مرحلة جذب

هر روش كروماتوگرافي به  استثناي  روش  فيلتراسيون  ژلي  (Gel Filtration)  (كه يك تكنيك  كروماتوگرافي  ايزوكراتيك (Isocratic)  بوده  و  بر اساس  پديده‌هاي نفوذ و پارامترهاي انتقال جرم انجام مي‌گيرد)  داراي  مراحل  اساسي تعادل‌سازي،  اعمال نمونه يا مرحلة جذب و مرحلة جداسازي مي‌باشد. در مرحلة جذب هدف جذب نمونة موردنظر به رزين كروماتوگرافي (باتوجه به ليگاند ويژه آن) است. در مرحلة جداسازي سعي مي‌شود كه نمونه موردنظر جداي از ناخالصي‌هاي ديگر از رزين يا ليگاند ويژه جدا شود. با اين مقدمه مي‌توان روش كروماتوگرافي تعويض يوني را برحسب جذب يا عدم جذب پروتئين موردنظر به رزين كروماتوگرافي به دو نوع تقيسم كرد:

4-3-3-1- كروماتوگرافي مثبت

در اين روش هدف جذب پروتئين موردنظر به رزين كروماتوگرافي در مرحلة وارد كردن نمونه است كه در نهايت پس از شستشوي ناخالصي‌ها، پروتئين مذكور با اعمال يك برنامة خارج‌سازي از طريق افزايش غلظت نمك‌ يا قدرت يوني تاحد امكان خالص‌ميشود.

4-3-3-2-  كروماتوگرافي منفي

در اين تكنيك، شرايط بافر و رزين كروماتوگرافي به نحوي انتخاب مي‌شود كه پروتئين موردنظر به رزين (ليگاند) جذب نشده و در همان مرحلة اعمال نمونه و شستشوي اولية ستون كروماتوگرافي توسط بافر متعادل كننده از ستون كروماتوگرافي خارج گردد. در اين تكنيك ناخالصي‌ها عمدتا" به ستون چسبيده و سپس توسط يك مرحلة جداسازي شديد با استفاده از غلظت بالاي نمك يا قدرت يوني از ستون خارج مي‌گردند. به عنوان نمونه مي‌توان به فرايندهايي اشاره كرد كه از ستون كروماتوگرافي بارزين تعويض كننده آنيوني استفاده شده درحالي كه شرايط بافر به‌نحوي است كه پروتئين موردنظر در محلول داراي بار مثبت بوده و هيچگونه جاذبه‌اي با ليگاند داراي بار منفي موجود بر روي رزين ندارد و از ستون كروماتوگرافي دفع مي‌شود. در اين نمونه عمدتا" اسيدهاي نوكلئيك يا اندوتوكسين‌ها يا ناخالصي‌هاي ديگري كه در شرايط بافر داراي بار منفي باشد به رزين كروماتوگرافي جذب شده و سپس از ستون خارج مي‌شوند.

 

4-3-4- نمونه‌هاي عملي از استفاده از روش كروماتوگرافي تعويض يوني

4-3-4-1- استفاده از روش Anion Exchange chromatography

رزين Q-Sepharose fast flow در مرحلة Polishing از مراحل سه‌گانة ذكر شده مورد استفاده قرار گرفت.در اين مرحله هدف افزايش درجة خلوص محصول از ميزان 80% در مراحل قبل به بالاي 95% مي‌باشد.

نوع پروتئين: Recombinant p24-gp36 fusion Pr      پيك شماره يك

مقدار مادة اوليه: 483.6 mg

مقدار محصول: 250 mg

نوع رزين :Q- Sepharose fast flow

حجم رزين: 40 ml

دبي: 3 ml/min

كاري انجام شده در انستيتو پاستور ايران بخش بيوتكنولوژي

 

4-3-4-2- استفاده از رزين Cation Exchanger Resin براي تخليص پروتئين نو تركيب IFN -Human γ در مرحلة نهايي تخليص.

نوع پروتئين:  IFN -Human γ  Recambinant (پيك شماره يك)

مقدار ماده اوليه: 195 mg

مقدار محصول: 82 mg

نوع رزين: SP-Tyopreal

حجم رزين: 14 ml

دبي: 7 ml/min

كاري انجام شده در انستيتو پاستور ايران بخش بيوتكنولوژي

 

 

http://www.iranbiotech.com/workshops/downstream